專利名稱：確定谷物施肥量品質(zhì)產(chǎn)量的方法及提供其生產(chǎn)信息的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定稻谷或小麥等谷類作物生長過程中合適時機的肥料用量的方法，本發(fā)明還涉及一種對因施肥而帶來的稻谷和小麥的品質(zhì)及產(chǎn)量進行評估的方法，本發(fā)明還涉及一種能夠提供這些生產(chǎn)信息的設(shè)備。
傳統(tǒng)上，對谷類農(nóng)作物，如稻谷和小麥的生產(chǎn)過程的控制通常是這樣進行的，生產(chǎn)者獨立收集葉片顏色、植株高度以及莖干(stems)數(shù)目等有關(guān)信息，然后根據(jù)這些信息控制生產(chǎn)過程，生產(chǎn)者獨立診斷作物的營養(yǎng)狀況，依靠自己的直覺和經(jīng)驗獨立決定他本人的肥料施用。
然而，在對目的谷物(例如，味感上佳的水稻和富含蛋白的小麥)的培育原理和方法未必完全理解的情況下，生產(chǎn)者根據(jù)多年生產(chǎn)實踐中傳統(tǒng)的施肥習(xí)慣，確定施肥的情況，所以，從日本農(nóng)業(yè)聯(lián)合會或咨詢組織獲得相關(guān)信息是與其他人進行比較，衡量所用方法對于谷類生產(chǎn)是否合適的機會。
另一方面，盡管已經(jīng)發(fā)展了許多測量品質(zhì)和等級的設(shè)備，用這些設(shè)備測量收獲后的農(nóng)作物的指標，如水稻味感和谷類的蛋白含量等，但是從來沒有一種設(shè)備能把這些信息系統(tǒng)地綜合在一起，并有效地反映在生產(chǎn)者的培育控制(cultivate control)中。在理解施肥的用量和時間與農(nóng)作物品質(zhì)和等級之間的關(guān)系的基礎(chǔ)上，把這些信息反映到生產(chǎn)者的培育控制中，單個生產(chǎn)者要做到這一點，即使得到了這些信息，也是很難的，所以，生產(chǎn)者沒有選擇的余地，只能依靠他們的直覺和經(jīng)驗。也就是說，現(xiàn)在還沒有一種方法能把單個生產(chǎn)者掌握的谷類培育方面的控制技術(shù)與用系統(tǒng)的方法得到的品質(zhì)方面的信息聯(lián)系起來，目前，單個生產(chǎn)者很難在任意一條有用信息的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對培育過程的控制，獲得任意一條關(guān)于培育控制的積極信息，都可能有助于實現(xiàn)谷物的目標品質(zhì)和等級。
通常，以品質(zhì)和等級為最終目標來實施培育控制，但是，有時培育控制促進實現(xiàn)的最終目標卻是谷物的產(chǎn)量，例如，長型谷物(longgrain type)以及小麥。在這種以高產(chǎn)為最終目標的培育控制中，生產(chǎn)者確實是依靠他們的直覺和經(jīng)驗。
建立在生產(chǎn)者的直覺和經(jīng)驗基礎(chǔ)上的培育控制，目標是理想的品質(zhì)和等級以及高產(chǎn)，但是，這種情況下，最終的評估只能等到收獲以后才能進行。也就是說，只有等到收獲以后，才能清楚谷物的品質(zhì)、等級和產(chǎn)量。所以，當(dāng)以水稻的味感為基礎(chǔ)買賣水稻的情況下，如果在收獲以前購買，那么只能根據(jù)品種、生產(chǎn)者和產(chǎn)地進行籠統(tǒng)的評估，因此，這種評估不是直接地建立在水稻味感本身的基礎(chǔ)上，而是依靠購買者的直覺和經(jīng)驗。另外，生產(chǎn)者根本無法向買者確切證明水稻收獲后口味是否滿足期望。
另外，產(chǎn)量方面，因為最終產(chǎn)量在收獲前是未知的，所以收獲前的購買以及在此基礎(chǔ)上的開支預(yù)算只能使用大致的數(shù)據(jù)，因此，常常需要根據(jù)收獲后的真實產(chǎn)量調(diào)整這些計劃。生產(chǎn)者也根本無法保證可靠的產(chǎn)量。
正如上述解釋，由于沒有方法和設(shè)備能夠提供數(shù)據(jù)，從而把依靠生產(chǎn)者的經(jīng)驗和直覺實施的培育控制與由此得到的谷物的品質(zhì)和等級聯(lián)系起來并系統(tǒng)化，也沒有方法能夠確保目標品質(zhì)和等級或產(chǎn)量的實現(xiàn)。因此，為了從生長著的谷類作物的本身就可獲得目標品質(zhì)和等級或者目標產(chǎn)量，需要提供一種方法，利用它明確地知道下次施肥的用量，或者需要發(fā)展一種能夠顯示這些信息并便于所有人使用的設(shè)備。
另外，培育控制大約在收獲前一個月的時候完成，假如此時能夠獲得以下信息品質(zhì)和等級是否與預(yù)期目標相符或者是否達到預(yù)期產(chǎn)量，生產(chǎn)者就有辦法保證品質(zhì)和等級或者確保產(chǎn)量以及由此得到的收入。然而，如果還象以前那樣，單獨依賴生產(chǎn)者的經(jīng)驗和直覺，就難以估計收獲后的信息，所以，需要發(fā)展一種能夠向買方顯示可靠信息的方法或者發(fā)展一種能夠提供這樣信息的設(shè)備。
因此，本發(fā)明的一個目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的一些問題，提供一種確定肥料用量的方法或者提供一種提供生產(chǎn)信息的設(shè)備，并把用這些信息計算出的結(jié)果顯示在設(shè)備的顯示部件上。根據(jù)一個方面，本發(fā)明能夠確定谷類農(nóng)作物生長階段合適的肥料用量。為了這個目標，一方面，通過分析各信息間的相互關(guān)系，建立一個用來計算特定階段肥料用量的施肥相關(guān)公式，并把該公式存儲在記憶部件中，上述信息是指包括與特定階段相關(guān)的葉片信息在內(nèi)的生長信息、收獲后谷物的品質(zhì)信息以及與特定階段有關(guān)的施肥信息。另一方面，向正生長在特定階段的谷類農(nóng)作物施肥的用量可以從下面信息計算出來，這些信息包括，與特定階段相關(guān)的葉片信息和已經(jīng)得到并輸入到輸入部件中的目標品質(zhì)信息，通過把上述諸條信息應(yīng)用到此前建立的施肥相關(guān)公式中并加以分析，運算部件計算出肥料的用量。
在培育目標品質(zhì)的谷物時，為了判斷出特定階段的肥料用量，例如，基肥階段、追肥(additional manuring)階段、穗肥(earmanuring)階段以及成熟期頂肥階段的肥料用量，需要按照下面的方法預(yù)先建立一個公式。從包括葉片信息在內(nèi)的生長信息(葉片的氮含量、顏色、葉綠素含量等)、施肥信息(施肥的用量和時間等)以及這樣條件下生產(chǎn)的谷物的品質(zhì)信息(水稻的味感、水稻等級和小麥的蛋白含量等)出發(fā)，把特定階段的肥料用量作為目標變量，然后通過對上述信息之間的相互關(guān)系進行線性分析或非線性分析，建立一個用來計算特定階段肥料用量的施肥相關(guān)公式，上述葉片信息與過去生長記錄中的特定階段有關(guān)并且能帶來特定階段的生長結(jié)果。
在如上建立的公式中，通過輸入包括與特定階段相關(guān)的葉片信息在內(nèi)的生長信息以及生產(chǎn)者所追求的水稻味感數(shù)值等品質(zhì)信息，就能夠計算出特定階段的肥料用量。如果生產(chǎn)者遵循這些結(jié)果并按照特定階段用量來施肥，谷物的生長就能夠沿著目標品質(zhì)的生產(chǎn)軌道向前發(fā)展。也就是說，傳統(tǒng)上，根據(jù)與葉片顏色、莖干數(shù)目和植株高度有關(guān)的信息或者各種來源的任何信息，對施肥用量作出的決定，是建立在生產(chǎn)者的直覺和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上的，目標是生產(chǎn)出的谷物品質(zhì)至少與原來相同或不低于原來的水平。然而，根據(jù)本發(fā)明，在分析下列信息得出的品質(zhì)相關(guān)公式中包括真正測量出的葉片信息在內(nèi)的生長信息、施肥信息以及品質(zhì)信息，能夠做到輸入目標品質(zhì)信息從而確保谷物的生產(chǎn)能以積極的方式進行。就水稻而言，在此提到的特定階段包括，介于穗分化始期和減數(shù)分裂期之間的施肥階段和繼減數(shù)分裂期之后的施肥階段，這些階段被認為是最重要的施肥階段，就小麥而言，最重要的施肥階段是緊靠穗分化始期之前或之后的階段或者緊靠完全分蘗(a maximum tiller number)期之前或之后的階段。而且，在建立施肥相關(guān)公式時，把底肥信息也納入施肥信息，因為施肥信息中能夠把全部生長期中的第一信息包括在內(nèi)，這樣就使得上述公式更加精確。另外，每年通過添加相關(guān)信息對公式的更新，使得該公式與谷物地域和品牌之間的相關(guān)性更加準確。
進一步講，根據(jù)另一方面，本發(fā)明能夠確定谷類農(nóng)作物生長階段的肥料用量。為了實現(xiàn)這個目標，一方面，事先通過分析以下各因素之間的相互關(guān)系與特定階段相關(guān)的包括葉片信息在內(nèi)的生長信息、收獲后谷物的產(chǎn)量信息以及與特定階段有關(guān)的施肥信息，得到一個用來計算出特定階段肥料用量的施肥相關(guān)公式，并把該公式存儲在記憶部件中。另一方面，向正生長在特定階段的谷類農(nóng)作物施肥的用量可以從以下面信息計算出來，這些信息包括，與特定階段相關(guān)的葉片信息和已經(jīng)得到并輸入到輸入部件中的目標產(chǎn)量信息，通過把上述諸條信息應(yīng)用到此前建立的施肥相關(guān)公式中并加以分析，運算部件計算出肥料的用量。本發(fā)明還提供一種用于提供生產(chǎn)信息的設(shè)備，該設(shè)備能把利用這些信息計算出的結(jié)果顯示在其顯示部件上。
在培育目標產(chǎn)量的谷物時，為了對特定階段的肥料用量做出判斷，例如，追肥階段、穗肥階段和成熟期頂肥階段的肥料用量，按照下面的方法預(yù)先建立一個公式。從包括葉片信息在內(nèi)的生長信息(葉片的氮含量、顏色、葉綠素含量等)、施肥信息(施肥的用量和時間等)以及這樣條件下生產(chǎn)的谷物的產(chǎn)量信息(水稻的味感、水稻等級和小麥的蛋白含量等)出發(fā)，把特定階段的肥料用量作為目標變量，然后通過對上述信息之間的相互關(guān)系進行線性分析或非線性分析，建立一個用來計算特定階段肥料用量的施肥相關(guān)公式，上述葉片信息與過去生長記錄中的特定階段有關(guān)并且能帶來特定階段的生長結(jié)果。
在如上建立的公式中，通過輸入包括與特定階段相關(guān)的葉片信息在內(nèi)的生長信息以及生產(chǎn)者所追求的產(chǎn)值等產(chǎn)量信息，就能夠得出特定階段的肥料的用量。如果生產(chǎn)者遵循這些結(jié)果并按照特定階段用量來施肥，谷物的生長就能夠沿著目標產(chǎn)量的生產(chǎn)軌道向前發(fā)展。傳統(tǒng)上，根據(jù)與葉片顏色、莖干數(shù)目和植株高度有關(guān)的信息或者各種來源的任何信息，對施肥用量作出的決定，是建立在生產(chǎn)者的直覺和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上的，目標是生產(chǎn)出的產(chǎn)量至少與原來相同或不低于原來的水平。然而，根據(jù)本發(fā)明，在分析下列信息得出的產(chǎn)量相關(guān)公式中包括真正測量出的葉片信息在內(nèi)的生長信息、施肥信息以及品質(zhì)信息，能夠做到輸入目標產(chǎn)量信息從而確定出與目標產(chǎn)量相適合的肥料用量。
另外，本發(fā)明能夠評估已經(jīng)開始生長但未收獲的谷物的品質(zhì)。為了實現(xiàn)這個目標，一方面，事先通過分析以下各信息之間的相互關(guān)系包括葉片信息在內(nèi)水稻生長期間的生長信息、施肥信息以及長成后谷物的品質(zhì)信息，建立一個品質(zhì)相關(guān)公式，并把該公式存儲在記憶部件中。另一方面，從正生長著的谷類農(nóng)作物中得到包括葉片信息和施肥信息在內(nèi)的生長信息，并把上述諸條信息輸入到輸入部件，通過把這些信息應(yīng)用到此前建立的品質(zhì)相關(guān)公式中并加以分析，運算部件計算出長成后的谷物的品質(zhì)。這些計算結(jié)果顯示在提供生產(chǎn)信息設(shè)備的顯示部件上。
根據(jù)上述內(nèi)容，把收獲后的谷物品質(zhì)作為目標變量，通過對收獲了的谷物的產(chǎn)量和包括葉片信息和作物生長全程或特定階段的施肥信息在內(nèi)的生長信息進行線性分析或非線性分析，建立一個可以在收獲前對待收谷物品質(zhì)做出評估的品質(zhì)相關(guān)公式，上述特定階段包括穗分化始期、減數(shù)分裂期或完全分蘗期等。這樣，如果把生長期間的必要信息輸入到品質(zhì)相關(guān)公式，生產(chǎn)者就能對將被適時收割時的谷物品質(zhì)作出評估。因此，由于現(xiàn)在能夠在收獲前事先評估出谷物品質(zhì)，這一點在以前是無法實現(xiàn)的，生產(chǎn)者可以利用評估結(jié)果作為支持品質(zhì)的一個證據(jù)。
另外，作為另外一個方面，本發(fā)明提供了一種評估已經(jīng)開始生長但未收獲的谷物產(chǎn)量的方法。為了實現(xiàn)這個目標，一方面，通過分析以下信息間的相互關(guān)系包括與生長時期相關(guān)的葉片信息和施肥信息在內(nèi)的生長信息、成熟后谷物的產(chǎn)量信息，建立一個產(chǎn)量相關(guān)公式，并把該公式存儲在記憶部件中。另一方面，從正生長著的谷類農(nóng)作物中測得包括葉片信息和施肥信息在內(nèi)的生長信息，并把其輸入到輸入部件中，運算部件把上述諸條信息應(yīng)用到事先建立的產(chǎn)量相關(guān)公式，計算出成熟后的谷物產(chǎn)量。本發(fā)明還提供一種設(shè)備提供生產(chǎn)信息，并把用這些信息計算出的結(jié)果顯示在設(shè)備的顯示部件上。并把上述生長信息輸入到輸入部件，通過把這些信息應(yīng)用到此前建立的產(chǎn)量相關(guān)公式中并加以分析，運算部件計算出長成后谷物的產(chǎn)量。這些計算結(jié)果被顯示在作為提供生產(chǎn)信息設(shè)備的顯示部件上。
根據(jù)上述內(nèi)容，通過對收獲了的谷物的品質(zhì)和包括葉片信息和作物生長全程或特定階段的施肥信息在內(nèi)的生長信息進行線性分析或非線性分析，建立一個可以對將要收獲谷物的產(chǎn)量做出評估的產(chǎn)量相關(guān)公式，上述特定階段包括穗分化始期、減數(shù)分裂期或完全分蘗期等，根據(jù)收獲后的谷物的產(chǎn)量做出目標性的調(diào)整。這樣，通過把生長期間的必要信息輸入到產(chǎn)量相關(guān)公式，生產(chǎn)者就能對將被適時收割的谷物的產(chǎn)量作出評估。因此，由于收獲前就能事先評估出谷物的產(chǎn)量，這一點此前是無法實現(xiàn)的，生產(chǎn)者能用評估結(jié)果支持產(chǎn)量。
在上述的生長信息中，有些情況把與品牌(brands)或產(chǎn)地有關(guān)的土壤信息包括在其中。有時，施肥的用量和時機可以因水稻品牌不同而變化。假如公式是專門為單一品牌施肥而建立的，那么就能精確地確定出肥料的用量和估算出適時收割時谷物的準確產(chǎn)量。另外，由于谷物的生長受土壤供氮能力的表性(expressiveness)和肥料用量的影響，特定于某些種類土壤的公式，例如，灰色低地土、潛育土壤或灰色火山灰土壤(kuroboku soil)，能夠確定出最適合于土壤和生長的肥料用量。
另外，在生長信息中，如果把積溫和生長日期加入進去，為獲得優(yōu)質(zhì)或高產(chǎn)的谷物而確定的肥料用量就會更加合適，或者會使品質(zhì)和產(chǎn)量的評估更加準確。正如此前解釋的那樣，葉片信息包括葉片的氮含量、顏色、葉綠素含量。在下列數(shù)值的基礎(chǔ)上，通過事先建立的公式能夠測量或計算出葉片值(leaf blade values)，該值以如下獲得的值為基礎(chǔ)通過讓光照射在葉片值已知的葉片上得到的吸光率數(shù)值，已知的葉片值以及讓光照射在葉片值未知的葉片上得到的吸光率值。因此，從包括測量或計算出的葉片值在內(nèi)的生長信息出發(fā)，可以建立起施肥相關(guān)公式、品質(zhì)相關(guān)公式或者產(chǎn)量相關(guān)公式；從包括正生長著的谷類農(nóng)作物的葉片值在內(nèi)的生長信息和施肥相關(guān)公式出發(fā)，可以計算出肥料用量；利用品質(zhì)相關(guān)公式，可以對品質(zhì)做出評估；或者利用產(chǎn)量相關(guān)公式，可以估算出產(chǎn)量。進一步講，如果把不經(jīng)葉片相關(guān)公式處理的吸光率直接作為葉片信息，可以利用包括由吸光率構(gòu)成的葉片信息在內(nèi)的生長信息，建立施肥相關(guān)公式、品質(zhì)相關(guān)公式或者產(chǎn)量相關(guān)公式。
從下面結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例的描述中，可以清楚地了解到本發(fā)明的上述的以及其他的目的、特征和優(yōu)點，在這些附圖中，


圖1是顯示的是從大量生長著的水稻中得到的葉片氮含量的變化曲線圖；圖2是顯示用來提供水稻生產(chǎn)方面信息的設(shè)備的方框圖；圖3是用來說明非線性分析的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀示意圖；圖4是用來顯示圖2所示設(shè)備的進一步細節(jié)的方框圖；圖5是用來計算肥料用量的方框構(gòu)成的流程圖；圖6是顯示用來提供水稻生產(chǎn)方面信息的設(shè)備的另一方框圖；圖7是顯示小麥生長期間葉片氮含量變化的曲線圖。
現(xiàn)在，參照
圖1和圖2解釋根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在此以水稻為例對各種谷類農(nóng)作物作出解釋。
圖1顯示出從大量生長著的水稻得到的葉片氮含量的變化情況。圖2是用來顯示提供水稻生產(chǎn)信息的設(shè)備1的方框圖。提供水稻生產(chǎn)方面信息的設(shè)備1包括一個用于存儲施肥相關(guān)公式的記憶部件2，一個用于輸入目標品質(zhì)信息以及包括葉片信息在內(nèi)的生長信息的輸入部件3，一個連接部件2及部件3的運算和控制部件4，該部件可以利用存儲在記憶部件2中的公式和輸入部件3中的輸入數(shù)值，計算出肥料的用量，以及一個把特定階段肥料用量轉(zhuǎn)化成視覺信號的顯示部件5，特定階段肥料用量正是運算和控制部件4的計算結(jié)果。存儲在圖2中記憶部件2中的公式是用來得出特定階段肥料用量的施肥相關(guān)公式，這個公式是通過分析下列信息之間的關(guān)系事先建立起來的，這些信息包括葉片信息(生長信息)6、施肥信息7和品質(zhì)信息(產(chǎn)量信息)8。
首先，參照
圖1和圖2解釋確定水稻生長期間肥料用量的方法。在下文中，生長信息被解釋為葉片氮含量N1。
圖1顯示的大量數(shù)據(jù)中，把第一次穗肥的用量用作目標變量而其他信息作為說明變量，分析信息間的相互關(guān)系，可以事先確定出用來計算特定階段肥料用量的施肥相關(guān)公式，上述因素是指，包括與施用第一次穗肥的特定階段相關(guān)的葉片信息在內(nèi)的生長信息6，例如，緊靠施用第一次穗肥時機之前的穗分化始期的葉片氮含量N1；與施用第一次穗肥的特定階段相關(guān)的施肥信息7，例如，第一次穗肥的用量；以及從生長著的水稻中得到的其收獲后的品質(zhì)信息8，例如，水稻的味感。既然這樣，當(dāng)公式是在從固定地域的同一品牌收集到的盡可能多的信息的基礎(chǔ)上建立的，施肥相關(guān)公式的完善程度就會得到提高。就此處的分析而言，合適的分析方法有線性分析或非線性分析等。通過線性分析以及用第一次穗肥作為目標變量為例，可以得出下列公式第一次穗肥＝F0+品質(zhì)信息(水稻味感)·F1+葉片氮含量(N1)·F2其中F0～F2是恒量當(dāng)把許多條第一次穗肥信息、品質(zhì)信息和葉片氮含量輸入上述公式時，可以得出下列公式第一次穗肥1＝F0+品質(zhì)信息1·F1+葉片氮含量1·F2第一次穗肥2＝F0+品質(zhì)信息2·F1+葉片氮含量2·F2第一次穗肥n＝F0+品質(zhì)信息n·F1+葉片氮含量n·F2對上述公式進行多元回歸分析，可以得出下列公式第一次穗肥＝F0+品質(zhì)信息·F1+葉片氮含量·F2+C…(1)其中C為修正值把品質(zhì)信息和正生長著的水稻的葉片氮含量帶入上述公式，就可以算出第一次穗肥。這里雖僅以線性分析為例進行解釋，但是也可以采用非線性分析進行分析。把葉片氮含量作為正生長著水稻的穗分化始期的葉片信息和生產(chǎn)者對正生長著水稻所追求的水稻味感帶入如上建立的公式中，就可以從中算出第一次穗肥的用量。也就是說，生產(chǎn)者可以根據(jù)如上算出的第一次穗肥用量進行施肥。
如上建立的施肥相關(guān)公式被存儲在設(shè)備1方塊圖中的記憶部件2中，設(shè)備1是用來提供如圖2所示水稻生產(chǎn)信息的。當(dāng)生產(chǎn)者通過輸入部件3把正生長著的水稻的生長信息和所追求的水稻味感輸入以后，運算和控制部件4利用事先存儲在記憶部件2中的施肥相關(guān)公式以及經(jīng)輸入部件3輸入的生長信息和水稻味感，算出肥料用量。計算得出的肥料用量顯示在顯示部件5上。顯示方式可以是打印顯示或個人電腦屏幕顯示。傳統(tǒng)上，為了保持或控制品質(zhì)而進行的施肥是在生產(chǎn)者直覺和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上被動進行的，但是，本發(fā)明能夠以積極的方式影響施肥從而生產(chǎn)出更加優(yōu)質(zhì)的水稻。上述公式中的葉片氮含量是在吸光率和葉片相關(guān)公式的基礎(chǔ)上算出的，所述吸光率是通過讓光照射在葉片上進行光譜分析得到的，所述葉片相關(guān)公式是為了在吸光率的基礎(chǔ)上得出氮含量而事先建立的。進一步講，實際上，與葉片氮含量相關(guān)的吸光率可以被當(dāng)作葉片氮含量來使用。
前面已經(jīng)提到，可以使用非線性分析得出穗肥相關(guān)公式?，F(xiàn)在，按照與上述公式(1)相同的方法解釋非線性分析。此處，作為非線性分析所需的基本資料，給出第一次穗肥的量、作為品質(zhì)信息的水稻味感以及作為生長信息的葉片氮含量，同時還給出以距離播種日天數(shù)為基礎(chǔ)的第一次穗肥施用時機以及葉片氮含量的測量時機，通過構(gòu)建一個旨在分別計算第一次穗肥用量和施用時機的神經(jīng)狀網(wǎng)絡(luò)，不僅能夠計算出第一次穗肥的用量，而且還能計算出施用第一次穗肥的合適時機。
圖3用圖解法完整地顯示了上述網(wǎng)絡(luò)。如圖中所示，上述網(wǎng)絡(luò)由輸入層、隱藏層和輸出層構(gòu)成。把水稻味感X1、葉片氮含量X2、第一次穗肥的施用時機X3和葉片氮含量測量時間X4分別輸入到上述網(wǎng)絡(luò)的輸入層，然后由隱藏層對這些數(shù)據(jù)進行處理，該隱藏層包括，例如45個隱藏層單元。經(jīng)隱藏層單元處理過的數(shù)據(jù)被輸入到一個輸出層單元，最終輸出第一次穗肥的用量“Y”。在輸入層單元和隱藏層單元之間，提供一個通過teeting得到的權(quán)重“W”，輸入到輸入層單元中的數(shù)值作為與該權(quán)重“W”相乘的值被輸出到隱藏層單元。在隱藏層單元中，計算出所有各輸入層單元輸入數(shù)值的總和。上述總和經(jīng)S型回歸處理后，被輸出到輸出單元中。符號θ代表隱藏層單元中的偏差(bias)，是事先通過teeting得到的數(shù)值。在隱藏層單元和輸出層單元之間，提供通過teeting得到的權(quán)重“V”，隱藏層單元中的數(shù)值在被輸入到輸出層單元的過程中與權(quán)重“V”相乘。在輸出層單元中，計算出隱藏層單元輸入數(shù)值的總和，上述總和經(jīng)S型回歸(sigmoidconversion)處理后，輸出第一次穗肥的用量。符號η代表輸出層單元的偏差，是事先通過teeting得到的數(shù)值。
在構(gòu)建上述網(wǎng)絡(luò)的過程中，所用到的大量數(shù)據(jù)是由第一次穗肥的用量、與此對應(yīng)的水稻味感數(shù)值X1、葉片氮含量X2、第一次穗肥施用時機X3以及葉片氮含量測量時間X4結(jié)合得出的，由于所提供的網(wǎng)絡(luò)具有大量模式，例如，“X1～X4是特定數(shù)值時，第一次穗肥的用量為“Y”，所以要在網(wǎng)絡(luò)中進行“teeting”處理。通過如上網(wǎng)絡(luò)建立的公式被并入記憶部件2中。假如把第一次穗肥的施肥階段看作距離播種日的時間，那么這段時間在每年不必相同，可以靈活地調(diào)整，以便把在以往的第一次穗肥階段施用第一次穗肥是否合適這一信息加入，有必要確定與生長階段相適應(yīng)的第一次穗肥的用量。正如上述解釋那樣，把以往的第一次穗肥施用時機考慮在內(nèi)，就可以算出在施用第一次穗肥的合適時機需要的第一次穗肥用量。另外，如果加入葉片氮含量的測量時間，由于它覆蓋了作為確定第一次穗肥用量的標準的葉片氮含量的測量時間，所以根據(jù)作為標準的葉片氮含量的測量時間可以控制第一次穗肥的用量。就上述網(wǎng)絡(luò)在得出第一次穗肥施用時間這方面而言，用第一次穗肥的施用時間代替第一次穗肥用量經(jīng)teeting處理上述神經(jīng)狀網(wǎng)絡(luò)，可以算出第一次穗肥的施用時間。這樣，可以通過以往的第一次穗肥施用時間和葉片氮含量測量時間，來對上述網(wǎng)絡(luò)中得出的第一次穗肥時間加以控制。
接下來，結(jié)合
圖1和圖2解釋用來得出第二次穗肥用量的施肥相關(guān)公式，其中的目標數(shù)值為水稻味感。用第二次穗肥用量作為目標變量以及其他信息為說明變量，通過分析多種信息之間的相互關(guān)系，建立起一個用來計算特定階段肥料用量的施肥相關(guān)公式，這些信息包括，
圖1顯示的大量數(shù)據(jù)其中與第二次穗肥施用時機相關(guān)的葉片信息(生長信息)6，例如，緊靠施用第二次穗肥時機之前的減數(shù)分裂期的葉片氮含量N2，與施用第二次穗肥的特定階段相關(guān)的施肥信息7，例如，第二次穗肥的用量，以及從生長著的水稻中得到的其收獲后的品質(zhì)信息8，例如，水稻的味感數(shù)值。這樣，當(dāng)公式是在從固定地域的同一品牌獲得的大量信息的基礎(chǔ)上建立起來的時候，施肥相關(guān)公式可以得到進一步的完善。也就是說，類似于上述公式(1)的情況，可以得出下列公式當(dāng)把許多條第一次穗肥信息、品質(zhì)信息和葉片氮含量輸入上述公式時，可以得出下列公式
第二次穗肥＝G0+品質(zhì)信息·G1+葉片氮含量·G2+C…(2)其中G0～G2是恒量，其中C為修正值如上建立的施肥相關(guān)公式中，經(jīng)輸入部件3輸入葉片氮含量和生產(chǎn)者所追求的水稻味感后，運算和控制部件4可以利用事先存儲在記憶部件2中的施肥相關(guān)公式以及輸入部件中的數(shù)值算出第二次穗肥用量，并把其輸出顯示到顯示部件5上。生產(chǎn)者可以算出的第二次穗肥用量進行施肥。這里，在建立用于計算第二次穗肥用量的施肥相關(guān)公式的過程中，可以把葉片氮含量N1作為穗分化始期的葉片信息，把已經(jīng)施用的基肥和第一次穗肥的用量作為施肥信息加入其中。也就是說，第二次穗肥可以表現(xiàn)為如下形式第二次穗肥＝G0+品質(zhì)信息·G1+葉片氮含量·G2+基肥·G3+第一次穗肥·G4+C其中G0～G4是恒量，其中C為修正值如上所述，如果在施用第二次穗肥前，把與第二次穗肥相關(guān)的信息盡可能考慮進去，就會提高穗肥用量的精確性。
作為生長信息中的葉片信息，葉片的氮含量、顏色和葉綠素含量可以單獨使用或相乘使用。此外，生長信息還可以包括，生長日期、累積的溫度、植株高度或莖干數(shù)目以及特定情況下水稻的品牌或包括產(chǎn)地的土壤信息。有時，施肥的用量和時機可以因水稻品牌不同而變化。如果專門建立一個以不同品牌為基礎(chǔ)確定施肥的公式，可以更加精確地確定肥料用量以及評估品質(zhì)和產(chǎn)量。另外，由于谷物的生長受土壤供氮能力表性(expressiveness)和肥料用量的影響，所以，如果以不同土壤為基礎(chǔ)建立公式，例如，灰色低地土、潛育土壤或灰色火山灰土壤(kuroboku soil)，就能夠確定出最適合于土壤和作物生長的肥料用量。另一方面，施肥信息是特指肥料用量，但是與生長日期相關(guān)的施肥時機也可以被包括在內(nèi)，加入以后就可以在生長日期的基礎(chǔ)上指明施肥時機。進一步講，品質(zhì)信息指水稻味感，有時，也可以用蛋白含量以及整齊谷粒和成熟谷粒的百分比等指標來取代水稻味感，蛋白含量是一個與水稻生長相關(guān)的重要基礎(chǔ)數(shù)值。此處的葉片氮含量與以前解釋的一樣，通過對照射在葉片上的光進行光譜分析得出的葉片氮含量或吸光率也可以被使用。
在用近紅外光譜分析測量葉片氮含量的基礎(chǔ)上，參照圖4做進一步的解釋。輸入部件3包括，一個光吸收部件20、一個A/D轉(zhuǎn)化器21、一個光源(例如，發(fā)光二極管(LEDs))24、一個光控制電路23以及一個輸入工具(下稱鍵盤)22，光吸收部件20吸收透過葉片27的透射光測量水稻葉的葉片氮含量，A/D轉(zhuǎn)化器21轉(zhuǎn)化來自光吸收部件20的信號，照射在水稻葉上的光由光源24發(fā)出，光源24的發(fā)光受光控制電路23的控制，輸入工具22用于輸入字母和數(shù)字性的數(shù)值。運算和控制部件4包括，一個計算和控制元件CPU 4b、一個I/O端口4a、一個用來存儲施肥相關(guān)公式和處理程序的記憶元件(下稱“ROM”)4c以及一個用于讀寫的記憶元件(下稱“RAM”)4d，后面的3個元件圍繞在CPU 4b的周圍并分別與其相連接，I/O端口4a是向外輸出信號的信號輸出元件。按照這樣的安排，圖2所示的記憶元件2被并入運算和控制部件4中。另外，輸入部件3和顯示運算和控制部件4的結(jié)果的顯示部件5，通過運算和控制部件4的I/O端口4a與CPU 4b相連接。另外，用于打印運算和控制部件4的結(jié)果的打印工具25，通過I/F板(I/F board)26與CPU 4b相連接。把生長在田間的水稻葉放置在光吸收部件20和光源24之間并測量，確定該水稻所需的肥料用量。上述用于計算第一次穗肥和第二次穗肥用量的施肥相關(guān)公式(1)和(2)被存儲在ROM 4c中。如果把光吸收部件20、A/D轉(zhuǎn)化器21、光控制電路23和光源24組合在一起形成一個帶有記憶電路等元件的獨立單體，就制成便攜式測量設(shè)備，提高了方便程度。另外，可以把輸入部件3、運算和控制部件4及顯示部件5放置在一起作為一個完整的單體，這樣，通過使用鍵盤22上的許多選擇性按鍵使操作更加簡單。進一步講，可以把圖2所示的工具組成一個整體從而制成一個便攜設(shè)備。
在ROM4 c中，圖5所示的處理程序與施肥相關(guān)公式一起置于其中。另外，ROM4 c中的氮含量變換系數(shù)的用途，是利用葉片27的透射光測量葉片氮含量。氮含量變換系數(shù)事先建立的，具體方法為，讓與葉片氮含量相關(guān)波長的光照射到氮含量已知的葉片上，得到光吸收率，在光吸收率和已知的氮含量的基礎(chǔ)上，把葉片氮含量作為目標變量，通過多元回歸分析得出氮含量變換系數(shù)。因此，光源24能發(fā)出所有測量所需波長的光，在光源24和光吸收部件20之間，裝有許多窄帶濾光片28，以便與葉片氮含量相關(guān)的許多波長的透射光能夠被吸收。根據(jù)所用波長的需要，光源24可以多于一個。另外，如果光源能夠發(fā)出間隔為幾納米的連續(xù)波長的光，那么就無需安裝任何波長的濾光片，因為米可能測量每隔幾納的波長。
當(dāng)操作人員用鍵盤22上的復(fù)位鍵或鼠標啟動處理程序時，操作過程從圖5中所示的測量模塊(步驟501)或計算模塊開始，這里，“選擇”、“輸入”和“計算”等模塊同個人電腦中通常使用的操作或模式，具有同一意義。當(dāng)通過“選擇”選擇了測量模塊時，來自標準平板(圖中未顯示)的反射光被光吸收部件20吸收，把沒有放置葉片27(步驟503)時測得的吸收數(shù)據(jù)作為測量透射光的標準數(shù)值，通過A/D轉(zhuǎn)化器21和I/O端口4a該標準數(shù)值被存儲在RAM 4d中。然后，當(dāng)操作人員把葉片27插入到光源24和光吸收部件20之間，并從鍵盤22輸入測量啟動命令(步驟504)時候，來自光源24的光透射通過葉片27后被光吸收部件20吸收(步驟505)。收到的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化后，通過I/O端口被存儲在RAM 4d中。CPU 4b把存儲在RAM 4d中的標準數(shù)值與收到的信號二者之間的信號差別轉(zhuǎn)化為吸光率。而且，通過得到的吸光率和存儲在ROM 4c中的氮含量變換系數(shù)，計算出葉片氮含量(步驟507)。計算出的氮含量與從鍵盤22進入的數(shù)字被存儲在RAM 4d中(步驟508)。這樣，就得到了生長在田間的水稻葉的葉片氮含量以及由此算出的肥料用量。
下面，解釋操作人員選擇計算模塊時的情況。當(dāng)選擇了計算模塊時，所要計算的可以是第一次穗肥或第二次穗肥的用量。選擇計算第一次穗肥時(步驟509)，上面提到的施肥相關(guān)公式(1)被從ROM 4c中讀出(步驟510)，代入施肥相關(guān)公式(1)的數(shù)值被從RAM 4d中讀出(步驟511)?？梢园鸭尤氲讲襟E508的相關(guān)數(shù)值通過鍵盤22輸入，以此完成讀出。選擇第二次穗肥的情況下，上面提到的施肥相關(guān)公式(2)被從ROM 4c中讀出。這里，由于是把水稻味感作為水稻作物生產(chǎn)的目標數(shù)值，因而應(yīng)通過鍵盤22輸入水稻味感(步驟512)。步驟513中，利用從ROM 4c中讀出的施肥相關(guān)公式(2)計算出肥料用量，步驟513中讀出的葉片氮含量和步驟512中輸入的水稻味感以及計算結(jié)果通過I/O端口4a輸出到顯示部件5。因此，在步驟515中，選擇打印，計算結(jié)果通過打印機25打印出來(步驟516)。在打印過程中，優(yōu)選同時打印相關(guān)數(shù)據(jù)(品牌、產(chǎn)地、日期、葉片氮含量等)。打印過程完成時，再復(fù)選測量模塊和計算模塊。當(dāng)通過鍵盤22輸入停止命令時，處理程序終止。
在以上內(nèi)容中，利用葉片氮含量建立了施肥相關(guān)公式，葉片氮含量是由吸光率和葉片氮含量變換系數(shù)計算得到的，吸光率和葉片氮含量變換系數(shù)是主要的葉片信息，同時，吸光率還可以作為生長信息。也就是說，在建立施肥相關(guān)公式的過程中，優(yōu)選吸光率作為說明性變量。這種情況下，吸光率是由利用多種不同波長光的測得的大量吸光率組成，也就是說，所述吸光率不僅限于一種吸光率。因此，吸光率測量中用到的波長也不僅限于與葉片氮含量相關(guān)的那種波長，所以，在與水稻生長和肥料用量相關(guān)波長的基礎(chǔ)上，得出吸光率，當(dāng)?shù)玫绞┓氏嚓P(guān)公式時，可以使用上述吸光率。而且，下文解釋的公式中，可以使用這種吸光率代替葉片信息。
根據(jù)本發(fā)明，用產(chǎn)量代替上述品質(zhì)信息，可以得到為獲得目標產(chǎn)量數(shù)值而非上述目標水稻味感數(shù)值所需的肥料用量。參照
圖1和2對此做出解釋。
圖1顯示的大量數(shù)據(jù)中，把第一次穗肥的用量用作目標變量而其他信息作為說明變量，分析各信息間的相互關(guān)系，可以事先建立起用來計算特定階段肥料用量的施肥相關(guān)公式，上述因素是指，包括與施用第一次穗肥的特定時機相關(guān)的葉片信息在內(nèi)的生長信息6，例如，緊靠施用第一次穗肥時機之前的穗分化始期的葉片氮含量N1；與施用第一次穗肥的特定階段相關(guān)的施肥信息7，例如，第一次穗肥的用量；以及從生長著的水稻中得到的其收獲后的品質(zhì)信息8，例如，水稻的產(chǎn)量數(shù)值。這樣，如果公式是在從固定地域收集到的同一品牌的盡可能多的信息的基礎(chǔ)上建立的，施肥相關(guān)公式就會更加完善。就此處的分析而言，合適的分析方法有線性分析或非線性分析等。在以上所建立的施肥相關(guān)公式中，通過輸入部件3輸入以下信息作為正生長著的水稻的穗分化始期葉片信息的葉片氮含量和作為生產(chǎn)者對正生長著水稻所追求的目標的水稻產(chǎn)量數(shù)值，把輸入部件3中的數(shù)值代入記憶部件2中的施肥相關(guān)公式中，得出第一次穗肥的用量，并顯示到顯示部件5上。因此，生產(chǎn)者可以在所得出的第一次穗肥用量的基礎(chǔ)上進行施肥。
在圖2中，如上建立的施肥相關(guān)公式被存儲在設(shè)備1方塊圖中的記憶部件2中，設(shè)備1是用來提供方塊圖中所示水稻生產(chǎn)信息的。生產(chǎn)者通過輸入部件3輸入正生長著的農(nóng)作物的信息，這樣，本發(fā)明能以積極方式施肥從而生產(chǎn)出更加優(yōu)質(zhì)或更加高產(chǎn)的水稻，這一點就有別于為保持和控制過去產(chǎn)量而進行的消極施肥。
在
圖1和2所顯示的一個實施例中，用產(chǎn)量為目標數(shù)值得出第二次穗肥用量。
圖1顯示的大量數(shù)據(jù)中，把第二次穗肥的用量用作目標變量而其他信息作為說明變量，分析各信息之間的相互關(guān)系，能夠事先建立起用來計算特定階段肥料用量的施肥相關(guān)公式，上述信息是指，與施用第二次穗肥的特定時機相關(guān)的葉片信息(生長信息)6，例如，緊靠施用第二次穗肥時機之前的減數(shù)分裂期的葉片氮含量N2；與施用第二次穗肥的特定階段相關(guān)的施肥信息7，例如，第二次穗肥的用量；以及從生長著的水稻中得到的其收獲后的品質(zhì)信息8，例如，水稻的產(chǎn)量數(shù)值。這樣，如果公式是在從固定地域收集到的同一品牌的盡可能多的信息的基礎(chǔ)上建立的，施肥相關(guān)公式就會更加完善。在以上所建立的施肥相關(guān)公式中，通過輸入部件3輸入以下信息作為正生長著的水稻的減數(shù)分裂期葉片信息的葉片氮含量和作為生產(chǎn)者對正生長著水稻所追求的目標的水稻產(chǎn)量數(shù)值，把輸入部件3中的數(shù)值代入記憶部件2中的施肥相關(guān)公式中，通過運算和控制部件4，計算得出第二次穗肥的用量，并顯示到顯示部件5上。因此，生產(chǎn)者可以在所得出的第二次穗肥用量的基礎(chǔ)上進行施肥。此處，在建立施肥相關(guān)公式中，可以把穗分化始期的葉片氮含量作為葉片信息以及被用作施肥信息的第一次穗肥用量加入進去。
在圖6顯示的一個實施例中，對長成后水稻的品質(zhì)和產(chǎn)量進行了評估。如圖中所示的那樣，用來提供水稻生產(chǎn)信息的設(shè)備11的方框圖包括一個用于存儲品質(zhì)相關(guān)公式的記憶部件12，一個輸入部件13，該部件用于輸入包括所需葉片信息在內(nèi)的生長信息和施肥信息，一個用來連接部件12及部件13的運算和控制部件14，該部件可以利用存儲在記憶部件12中的相關(guān)公式和輸入部件13中的輸入數(shù)值，評估出收獲后的水稻品質(zhì)，以及一個把特定階段肥料用量轉(zhuǎn)化成視覺信號的顯示部件15，特定階段肥料用量就是運算和控制部件14的計算結(jié)果。存儲在記憶部件12中的公式是用來得出收獲后水稻品質(zhì)的相關(guān)公式，這個公式是通過分析下列信息之間的關(guān)系事先建立起來的，這些信息包括葉片信息16、產(chǎn)量信息17和品質(zhì)信息18。在圖6所示的安排中，以品質(zhì)為目標變量，對包括施肥信息17(施肥的用量、時機等)和作物生長全程或特定階段的葉片信息16(葉片的氮含量、顏色、葉綠素含量等)在內(nèi)的生長信息以及水稻品質(zhì)二者之間的相互關(guān)系進行線性分析或非線性分析，建立一個在收獲前就可以評估出谷物品質(zhì)的品質(zhì)相關(guān)公式，上述特定階段是指穗分化始期或減數(shù)分裂期等。這樣，通過輸入部件13，把生長期間的生長信息代入到存儲在記憶部件12中的品質(zhì)相關(guān)公式，運算和控制部件14就能把適時收割時谷物的品質(zhì)輸出并顯示到部件15上。此前，有關(guān)作物優(yōu)質(zhì)的信息僅僅是一個充滿希望的推測，而現(xiàn)在可以事先獲得這些信息，作為支持作物品質(zhì)的證據(jù)。
現(xiàn)在，對評估長成后水稻產(chǎn)量的一個實施例進行解釋。圖6所示的用來提供水稻生產(chǎn)信息的設(shè)備11包括一個用于存儲產(chǎn)量相關(guān)公式的記憶部件12，一個用于輸入包括所需葉片信息在內(nèi)的生長信息和施肥信息的輸入部件13，一個用來連接部件12及部件13的運算和控制部件14，該部件可以利用存儲在記憶部件12中的相關(guān)公式和輸入部件13中的輸入數(shù)值，計算出水稻收獲后的產(chǎn)量，以及一個把水稻產(chǎn)量轉(zhuǎn)化成視覺信號的顯示部件15，該產(chǎn)量正是運算和控制部件14的計算結(jié)果。存儲在記憶部件12中的公式是用來得出收獲后水稻產(chǎn)量的相關(guān)公式，這個公式是通過分析下列信息之間的關(guān)系事先建立起來的，這些信息包括葉片信息16、產(chǎn)量信息17和產(chǎn)量信息18。在圖6所示的安排中，以產(chǎn)量為目標變量對包括施肥信息17(施肥的用量、時機等)和作物生長全程或特定階段的葉片信息16(葉片的氮含量、顏色、葉綠素含量等)在內(nèi)的生長信息以及水稻產(chǎn)量信息之間的相互關(guān)系進行線性分析或非線性分析，建立一個在收獲前就可以對所要收獲水稻的產(chǎn)量做出評估的產(chǎn)量相關(guān)公式，上述特定階段是指穗分化始期或減數(shù)分裂期等。這樣，當(dāng)生產(chǎn)者把生長期間的生長信息通過通過輸入部件13輸入進去的時候，通過輸入部件13的生長信息代入到存儲在記憶部件12中產(chǎn)量相關(guān)公式，運算和控制部件14就能對將被適時收割時水稻的產(chǎn)量輸出到顯示部件15上。有關(guān)作物優(yōu)質(zhì)的信息此前僅僅是一個充滿希望的推測，而現(xiàn)在可以事先獲得這些信息作為作物品質(zhì)的支持。
作為生長信息中的葉片信息，葉片的氮含量、顏色、葉綠素含量可以被單獨使用或多項使用。與葉片氮含量一樣，這些數(shù)據(jù)也可以作為說明性變量代入上述公式。此外，生長信息可以包括生長日期、累積的溫度、植株高度或莖干數(shù)目，這些數(shù)據(jù)優(yōu)選被用作說明性變量。有些情況可以把水稻品牌信息或產(chǎn)地土壤信息包括在其中，有時，施肥的用量和時機可以因水稻品牌不同而變化。但是，如果專門建立一個以不同品牌為基礎(chǔ)確定施肥的公式，可以更加精確地確定肥料用量以及評估品質(zhì)和產(chǎn)量。另外，由于谷物的生長受土壤供氮能力表性和肥料用量的影響，建立以不同土壤為基礎(chǔ)的公式，例如，以灰色低地土、潛育土壤或灰色火山灰土壤為基礎(chǔ)的公式，能夠確定出最適合于土壤和生長的肥料用量。僅僅通過建立以不同品牌或不同土壤為基礎(chǔ)的公式就可以實現(xiàn)這一點。
施肥信息17特異性地包括了肥料用量，但是在獲得第二次穗肥施肥相關(guān)公式時，與生長日期相關(guān)的施肥時機也可以被加入到第一次穗肥的用量中。這種加入能夠把第一次穗肥的用量表現(xiàn)為相對于生長日期的一個比值，能夠通過把由于生長期間發(fā)育差異導(dǎo)致的肥料用量比之間的差異反映到第二次穗肥相關(guān)公式中，以施肥時機差異為基礎(chǔ)，校正肥料用量。進一步講，品質(zhì)信息是指水稻味感，有時，也可以用蛋白含量以及整齊谷粒和成熟谷粒所占百分比以及穗的數(shù)目等數(shù)值來取代水稻味感，與水稻味感數(shù)值一樣，這些數(shù)值有時也可以用作目標變量，其中蛋白含量是一個與水稻生長相關(guān)的重要基礎(chǔ)數(shù)值。
正如已經(jīng)解釋的那樣，水稻包括非粘性水稻、粘性水稻和釀酒用(brewer’s)水稻，且包括常見的水稻。當(dāng)用來解釋實施例的時候，第一次穗肥和第二次穗肥等特定階段、這些階段的名稱以及與施肥相關(guān)的減數(shù)分裂期和穗分化起始期等特征性階段的處理方式也可以是不同的，它們不受這些實施例的限制。
下面，圖7中給出了小麥生長期間葉片氮含量的變化情況。就小麥而言，已知的一點是，緊靠穗分化起始期之前或之后以及緊靠完全分蘗期之前或之后的肥料用量對小麥的品質(zhì)和產(chǎn)量有很大的影響。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法能夠確切地給出肥料的用量范圍。另外，如同水稻一樣，小麥的品質(zhì)和產(chǎn)量也可以在收獲前預(yù)先評估。
為了用目標品質(zhì)，例如蛋白含量確定第一次穗肥的用量，例如用蛋白質(zhì)含量作為標準確定第一次穗肥的用量，把第一次穗肥的用量用作目標變量而其他信息作為說明變量，分析各信息間的相互關(guān)系，建立施肥相關(guān)公式，上述信息是指，以往記錄的包括施用第一次穗肥的特定階段之前的葉片信息在內(nèi)的生長信息的、然后施用的施肥信息(加入第一次穗肥和基肥)以及收獲后的品質(zhì)信息。在這個施肥相關(guān)公式中，可以輸入包括施用目前第一次穗肥的特定階段之前葉片信息(或使用加入的基肥用量)在內(nèi)的生長信息和收獲后的目標品質(zhì)信息，然后從施肥相關(guān)公式中，可以算出實現(xiàn)目標品質(zhì)所需的第一次穗肥的用量。另外，當(dāng)用小麥的目標產(chǎn)量為標準建立第一次穗肥的用量時，把第一次穗肥的用量用作目標變量而其他信息作為說明變量，分析以下信息，建立葉片相關(guān)公式，上述信息包括，以往記錄的施用第一次穗肥的特定階段之前的葉片信息、然后施用的施肥信息(加入第一次穗肥和基肥)以及收獲后的產(chǎn)量信息，例如小麥收獲后的產(chǎn)量信息。在這個施肥相關(guān)公式中，可以輸入包括施用目前第一次穗肥的特定階段之前葉片信息(或使用加入的基肥用量)在內(nèi)的生長信息和收獲后的作為目標的作物信息，然后從施肥相關(guān)公式中，可以算出實現(xiàn)目標品質(zhì)所需的第一次穗肥的用量。
為了確定第二次穗肥的用量，把特定階段的第二次穗肥的用量用作目標變量而其他信息作為說明變量，分析以下信息，建立施肥相關(guān)公式，上述信息包括，以往記錄的施用第二次穗肥的特定階段之前的葉片信息、然后施用的施肥信息(加入第二次穗肥或第一次穗肥和基肥)以及收獲后的品質(zhì)信息(收獲后的產(chǎn)量信息)，例如小麥收獲后的產(chǎn)量信息。在這個施肥相關(guān)公式中，可以輸入包括施用目前第二次穗肥的特定階段之前葉片信息(或使用加入的第一次穗肥用量和基肥用量)在內(nèi)的生長信息和收獲后的目標品質(zhì)信息數(shù)值(或收獲后的農(nóng)作物)，然后從施肥相關(guān)公式中，可以算出實現(xiàn)目標品質(zhì)(或收獲后的農(nóng)作物)所需的第二次穗肥的用量。在計算第三次穗肥用量時，也可以用上述方法確定施用肥料的量。生產(chǎn)者可以按照這樣算出的肥料用量來施肥，從而使生產(chǎn)沿著實現(xiàn)目標品質(zhì)或產(chǎn)量的軌道發(fā)展。
另外，如同水稻相關(guān)的實施例一樣，在評估收獲后的品質(zhì)或產(chǎn)量的情況下，也能利用本發(fā)明，有效地建立起品質(zhì)相關(guān)公式或產(chǎn)量相關(guān)公式。向小麥、大麥、黑麥和釀酒用小麥等農(nóng)作物施肥時，所施用肥料中的主要元素氮、磷和鉀各不相同，如果是根據(jù)小麥的單一品牌和施肥的單一因素確定的肥料用量，那么就是行之有效的。
正如上述解釋，把生長信息和生產(chǎn)者所追求的品質(zhì)數(shù)值輸入到施肥相關(guān)公式中，就能得出特定階段的肥料用量，而且生產(chǎn)者可以僅按照得出的結(jié)果來施肥。由于這樣得到的肥料用量與明確的目標相關(guān)，生產(chǎn)者不需依靠他們的經(jīng)驗或直覺，而就能讓生產(chǎn)沿著目標品質(zhì)的方向發(fā)展。
另外，如上解釋，把生長信息和生產(chǎn)者所追求的產(chǎn)量數(shù)值輸入到施肥相關(guān)公式中，就能得出特定階段的肥料用量，而且生產(chǎn)者可以僅按照得出的結(jié)果來施肥。由于這樣得到的肥料用量與明確的目標相關(guān)，生產(chǎn)者不需依靠他們的經(jīng)驗或直覺，而就能讓生產(chǎn)沿著目標產(chǎn)量的方向發(fā)展。
而且，根據(jù)本發(fā)明，把葉片信息和施肥信息輸入到品質(zhì)相關(guān)公式中，就能夠在收獲前，事先對收獲后谷物品質(zhì)進行評估。例如，當(dāng)水稻的味感在收獲前就能夠事先得到保證的時候，這個信息可以為水稻銷售增添一個有利的條件。
另外，根據(jù)本發(fā)明，把葉片信息和施肥信息輸入到產(chǎn)量相關(guān)公式中，就能夠在收獲前，事先對收獲后谷物產(chǎn)量進行評估。這個信息可以事先為產(chǎn)量提供一個有利的確證。
盡管用優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但所使用的語句應(yīng)當(dāng)理解為用來描述本發(fā)明而不是用來限制本發(fā)明，在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的任何變化都應(yīng)當(dāng)被理解為沒有脫離權(quán)利要求限定的本發(fā)明的真實范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于確定谷物類農(nóng)作物生長階段肥料用量的方法，所述方法包括以下步驟通過分析信息，建立一個用于計算谷物類農(nóng)作物各個特定時期肥料用量的施肥相關(guān)公式，所述信息是指，包括與谷物類農(nóng)作物特定時期相關(guān)的葉片信息在內(nèi)的生長信息、特定時期的施肥信息以及所生產(chǎn)的谷物的品質(zhì)信息，所述生長信息、所述施肥信息以及所述品質(zhì)信息都是事先從大量谷物中得到的；接下來通過應(yīng)用所述施肥相關(guān)公式、包括與特定時期相關(guān)的葉片信息在內(nèi)的正生長著的谷物類農(nóng)作物的生長信息以及目標品質(zhì)信息，計算出正生長著的谷物類農(nóng)作物各個特定時期所需的肥料用量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于確定谷物類農(nóng)作物肥料用量的方法，其中所述的生長信息包括品質(zhì)/土壤信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的一種用于確定谷物類農(nóng)作物肥料用量的方法，其中所述的葉片信息是一個至少與葉片的氮含量、顏色和葉綠素含量其中之一相關(guān)的數(shù)值，葉片的氮含量、顏色和葉綠素含量是通過對正生長著的葉片進行光譜分析得到的。
4.一種用于確定谷物類農(nóng)作物肥料用量的方法，所述方法包括通過分析信息，建立一個用于計算谷物類農(nóng)作物各個特定時期肥料用量的施肥相關(guān)公式，上述信息是指，包括與谷物類農(nóng)作物特定時期相關(guān)的葉片信息在內(nèi)的生長信息、特定時期的施肥信息以及所生產(chǎn)的谷物的產(chǎn)量信息，所述生長信息、所述施肥信息以及所述產(chǎn)量信息都是事先從大量谷物中得到的；接下來通過應(yīng)用所述施肥相關(guān)公式、包括與特定時期相關(guān)的葉片信息在內(nèi)的正生長著的谷物類農(nóng)作物的生長信息以及目標產(chǎn)量信息，計算出正生長著的谷物類農(nóng)作物各個特定時期所需的肥料用量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的一種用于確定谷物類農(nóng)作物肥料用量的方法，其中所述的生長信息包括品質(zhì)/土壤信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的一種用于確定谷物類農(nóng)作物肥料用量的方法，其中所述的葉片信息是一個至少與葉片的氮含量、顏色和葉綠素含量其中之一相關(guān)的數(shù)值，葉片的氮含量、顏色和葉綠素含量是通過對正生長著的葉片進行光譜分析得到的。
7.一種用于評估種植谷物谷物品質(zhì)的方法，所述方法包括通過分析信息，建立一個品質(zhì)相關(guān)公式，上述信息是指，包括葉片信息在內(nèi)的生長期間的生長信息，施肥信息以及長成后谷物的品質(zhì)信息，所述生長信息、和所述品質(zhì)信息都是事先從大量谷物中得到的；接下來通過應(yīng)用所述品質(zhì)相關(guān)公式、包括葉片信息在內(nèi)的正生長著的谷物類農(nóng)作物的生長信息和施肥信息，計算出長成后谷物的品質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的一種用于評估谷物類品質(zhì)的方法，其中所述的生長信息包括品質(zhì)/土壤信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的一種用于評估谷物品質(zhì)的方法，其中所述的葉片信息是一個至少與葉片的氮含量、顏色和葉綠素含量其中之一相關(guān)的數(shù)值，葉片的氮含量、顏色和葉綠素含量是通過對正生長著的葉片進行光譜分析得到的。
10.一種用于評估長成后谷物類農(nóng)作物的谷物產(chǎn)量的方法，所述方法包括通過分析信息，建立一個產(chǎn)量相關(guān)公式，上述信息是指，包括葉片信息在內(nèi)的生長期間的生長信息和施肥信息以及長成后谷物的產(chǎn)量信息，所述生長信息和所述產(chǎn)量信息都是事先從大量谷物中得到的；接下來通過應(yīng)用所述產(chǎn)量相關(guān)公式、包括葉片信息在內(nèi)的正生長著的谷物類農(nóng)作物的生長信息和施肥信息，計算出長成后谷物的產(chǎn)量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10中的一種用于評估谷物產(chǎn)量的方法，其中所述的生長信息包括品質(zhì)/土壤信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的一種用于評估谷物產(chǎn)量的方法，其中所述的葉片信息是一個至少與葉片的氮含量、顏色和葉綠素含量其中之一相關(guān)的數(shù)值，葉片的氮含量、顏色和葉綠素含量是通過對正生長著的葉片進行光譜分析得到的。
13.一種用于提供谷物生產(chǎn)信息的設(shè)備，該設(shè)備包括一個用于存儲施肥相關(guān)公式的記憶部件(2)，這個公式是通過分析下列信息事先建立起來的，用來得出各個特定時期谷物的肥料用量，這些信息是指，包括與谷物類農(nóng)作物特定時期相關(guān)的葉片信息(6)在內(nèi)的生長信息、特定時期的施肥信息(7)和所生產(chǎn)谷物的品質(zhì)信息(8)，所述生長信息、所述施肥信息以及所述品質(zhì)信息都是事先從大量谷物中得到的；一個輸入部件(3)；該部件是用于輸入包括正生長中的葉片信息在內(nèi)的生長信息以及谷物的目標品質(zhì)信息；一個運算部件(4)，該部件可以利用存儲在所述記憶部件中的施肥相關(guān)公式和從所述輸入部件輸入的目標品質(zhì)信息，計算出特定時期的肥料用量；以及一個顯示部件(5)，該部件用于顯示所述運算部件計算出的肥料用量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的一種用于提供谷物生產(chǎn)信息的設(shè)備，其中所述的生長信息包括品質(zhì)/土壤信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14的一種用于提供谷物生產(chǎn)信息的設(shè)備，其中所述的輸入部件包括一個光譜分析工具，該工具通過光譜分析得出所述葉片信息。
16.一種用于提供谷物生產(chǎn)信息的設(shè)備，該設(shè)備包括一個用于存儲施肥相關(guān)公式的記憶部件(2)，這個公式是通過分析下列信息事先建立起來的，用來得出各個特定時期谷物的肥料用量，這些信息是指，包括與谷物類農(nóng)作物特定時期相關(guān)的葉片信息在內(nèi)的生長信息(6)、特定時期的施肥信息(7)和所生產(chǎn)谷物的品質(zhì)信息(8)，所述生長信息、所述施肥信息以及所述品質(zhì)信息都是事先從大量谷物中得到的；一個輸入部件(3)；該部件是用于輸入包括正生長中的葉片信息在內(nèi)的生長信息以及谷類的目標品質(zhì)信息；一個運算部件(4)，該部件可以利用存儲在所述記憶部件中的施肥相關(guān)公式和從所述輸入部件輸入的目標品質(zhì)信息，計算出特定時期的肥料用量；以及一個顯示部件(5)，該部件用于顯示所述運算部件計算出的肥料用量。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的一種用于提供谷物生產(chǎn)信息的設(shè)備，其中所述的生長信息包括品質(zhì)/土壤信息。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17的一種用于提供谷物生產(chǎn)信息的設(shè)備，其中所述的輸入部件包括一個光譜分析工具，該工具通過光譜分析得出所述葉片信息。
19.一種用于提供谷物生產(chǎn)信息的設(shè)備，該設(shè)備包括一個用于存儲品質(zhì)相關(guān)公式的記憶部件(12)，這個公式是通過分析下列信息獲得的，這些信息是指，包括與谷物類農(nóng)作物特定時期相關(guān)的葉片信息(16)在內(nèi)的生長信息和施肥信息(17)以及長成后谷物的品質(zhì)信息(18)，所述生長信息以及所述品質(zhì)信息都是事先從大量谷物中得到的；一個輸入部件(13)；該部件是用于輸入包括正生長著谷物類農(nóng)作物的葉片信息在內(nèi)的生長信息和施肥信息；一個運算部件(14)，該部件可以利用存儲在所述記憶部件中的品質(zhì)相關(guān)公式和從所述輸入部件輸入的所述生長信息，計算出長成后谷物的品質(zhì)數(shù)值；以及一個顯示部件(15)，該部件用于顯示所述運算部件計算出的品質(zhì)數(shù)值。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的一種用于提供谷物生產(chǎn)信息的設(shè)備，其中所述的生長信息包括品質(zhì)/土壤信息。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20的一種用于提供谷物生產(chǎn)信息的設(shè)備，其中所述的輸入部件包括一個光譜分析工具，該工具通過光譜分析得出所述葉片信息。
22.一種用于提供谷物生產(chǎn)信息的設(shè)備，該設(shè)備包括一個用于存儲產(chǎn)量相關(guān)公式的記憶部件(12)，這個公式是通過分析下列信息獲得的，這些信息是指，包括葉片信息(16)在內(nèi)的生長信息和施肥信息(17)以及長成后谷物的產(chǎn)量信息(18)，所述生長信息以及所述產(chǎn)量信息都是事先從大量谷物中得到的；一個輸入部件(13)；該部件是用于輸入包括正生長著谷物類農(nóng)作物的葉片信息在內(nèi)的生長信息和施肥信息；一個運算部件(14)，該部件可以利用存儲在所述記憶部件中的產(chǎn)量相關(guān)公式和從所述輸入部件輸入的所述生長信息，計算出長成后谷物的產(chǎn)量數(shù)值；以及一個顯示部件(15)，該部件用于顯示所述運算部件計算出的產(chǎn)量數(shù)值。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的一種用于提供谷物生產(chǎn)信息的設(shè)備，其中所述的生長信息包括品質(zhì)/土壤信息。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23的一種用于提供谷物生產(chǎn)信息的設(shè)備，其中所述的輸入部件包括一個光譜分析工具，該工具通過光譜分析得出所述葉片信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于確定谷物類農(nóng)作物肥料用量的一種方法和一種設(shè)備。通過分析生長信息,品質(zhì)信息,建立一個用于計算肥料用量的施肥相關(guān)公式,借此計算出正生長著的谷物類農(nóng)作物各個特定時期的肥料需用量。該設(shè)備包括記憶部件輸入部件,運算部件,顯示部件,施肥相關(guān)公式貯存在記憶部件中。本發(fā)明還公開了用于在收獲前對谷物的品質(zhì)或產(chǎn)量進行評估的一種方法和一種設(shè)備。這種情況下,事先建立品質(zhì)或產(chǎn)量相關(guān)公式,并將其存儲在記憶部件中。
文檔編號A01G16/00GK1251737SQ99118568
公開日2000年5月3日 申請日期1999年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月9日
發(fā)明者佐竹覺, 保坂幸男, 丸山秀春, 中村信彥 申請人:株式會社佐竹制作所